เซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cells) คืออุปกรณ์ที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยใช้ปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างเชื้อเพลิง (เช่น ไฮโดรเจน) กับออกซิเจน โดยไม่ต้องอาศัยกระบวนการเผาไหม้ เซลล์เชื้อเพลิงเป็นอุปกรณ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากผลิตน้ำและพลังงานความร้อนเป็นผลลัพธ์หลัก โดยไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกหรือตัวกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในกระบวนการทำงาน

เซลล์เชื้อเพลิงเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงผ่านปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีระหว่างเชื้อเพลิง (เช่นไฮโดรเจน) และออกซิเจน โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการเผาไหม้ จึงไม่ถูกจำกัดด้วยวัฏจักรคาร์โนต์ และมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูง (ประสิทธิภาพการแปลงในการทำงานจริงส่วนใหญ่อยู่ที่ 45%-60% หากนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ประโยชน์อาจสูงถึงกว่า 80%) หลักการทำงานหลักของเซลล์เชื้อเพลิง (ตัวอย่างเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน) คือ ไฮโดรเจนที่ขั้วบวกจะถูกแยกด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นไอออนไฮโดรเจนและอิเล็กตรอน ไอออนไฮโดรเจนจะเคลื่อนผ่านเยื่ออิเล็กโทรไลต์ไปยังขั้วลบ ส่วนอิเล็กตรอนจะไหลผ่านวงจรภายนอกเกิดเป็นกระแสไฟฟ้าใช้งานได้ ออกซิเจนที่ขั้วลบจะทำปฏิกิริยากับไอออนไฮโดรเจนและอิเล็กตรอนเกิดเป็นน้ำ ผลพลอยได้หลักคือน้ำและความร้อน ไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจก จึงเป็นเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างชัดเจน ระบบเซลล์เชื้อเพลิงประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ขั้วบวก ขั้วลบ และอิเล็กโทรไลต์ รวมถึงระบบสนับสนุน เช่น ระบบจ่ายเชื้อเพลิง ระบบจ่ายออกซิไดเซอร์ และระบบจัดการความร้อน สามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องจนกว่าเชื้อเพลิงจะหมด เซลล์เชื้อเพลิงมีข้อดีหลายประการ เช่น เงียบ (ไม่มีชิ้นส่วนกลไกเคลื่อนที่) การออกแบบแบบโมดูลาร์ที่ยืดหยุ่น มีศักยภาพการใช้งานกว้างขวางในหลายสาขา เช่น ยานยนต์ (เช่นรถเซลล์เชื้อเพลิงที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์และวิ่งได้ระยะไกล) ไฟฟ้าสถิต (การผลิตไฟฟ้าแบบกระจายศูนย์และระบบโคเจนเนอเรชัน) อวกาศและการบิน (เช่นอากาศยานไร้คนขับและพลังงานดาวเทียม) และแหล่งจ่ายไฟแบบพกพา นับเป็นทิศทางการพัฒนาที่สำคัญของเทคโนโลยีการแปลงพลังงานสะอาด